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Solución ideal e interacciones moleculares

1900
Químico midiendo líquidos en un laboratorio antiguo para estudios de soluciones ideales en termodinámica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Una solución ideal es un modelo teórico donde la entalpía de mezcla es cero. Esto ocurre cuando las fuerzas intermoleculares entre moléculas diferentes (AB) son iguales en intensidad al promedio de las fuerzas entre moléculas iguales (AA y BB). En tales soluciones, el volumen es aditivo y los componentes obedecen Ley de Raoult En todo el rango de concentración, con un coeficiente de actividad de uno.

The concept of an ideal solution is a cornerstone of chemical thermodynamics, providing a simplified model against which real solutions can be compared. The strict thermodynamic definition of an ideal solution requires that the chemical potential of each component ‘i’ follows the relation [latex]\mu_i(T, P, x_i) = \mu_i^*(T, P) + RT \ln x_i[/latex]. This leads to two key macroscopic properties: the enthalpy of mixing ([latex]\Delta H_{mix}[/latex]) is zero, and the volume of mixing ([latex]\Delta V_{mix}[/latex]) is zero. A zero enthalpy of mixing implies no heat is absorbed or released when components are mixed, which is a direct consequence of the uniform intermolecular forces.

Esta uniformidad de fuerzas implica que una molécula «A» experimenta el mismo entorno energético, ya sea que esté rodeada de otras moléculas «A» o de moléculas «B». Esta condición solo se cumple cuando los componentes son muy similares en tamaño, estructura y polaridad. Ejemplos clásicos de soluciones casi ideales incluyen mezclas de benceno y tolueno, o n-hexano y n-heptano. En realidad, ninguna solución es perfectamente ideal, pero este modelo es invaluable para desarrollar una comprensión fundamental de las propiedades de las soluciones antes de introducir complejidades como los coeficientes de actividad para explicar el comportamiento no ideal en sistemas del mundo real.

UNESCO Nomenclature: 2209
– Química física

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Conceptual/Teórico

Precursores

  • Ley de Raoult
  • Concepto de energía libre de Gibbs
  • Primeras teorías sobre las fuerzas intermoleculares (fuerzas de van der Waals)
  • Experimentos de calorimetría que miden el calor de mezcla.

Aplicaciones

  • punto de referencia para estudiar soluciones reales
  • Modelado termodinámico de mezclas simples como benceno y tolueno
  • Enseñanza de conceptos fundamentales de la química de soluciones.
  • Aproximación inicial en software de diseño de procesos químicos
  • Estándar de calibración para osmómetros y dispositivos de medición de presión de vapor

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: solución ideal, fuerzas intermoleculares, entalpía de mezcla, volumen de mezcla, termodinámica, ley de Raoult, coeficiente de actividad, potencial químico, benceno, tolueno.

Contexto histórico

Solución ideal e interacciones moleculares

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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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